一种测定低温环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验装置及试验方法
【专利摘要】一种测定低温环境下融雪剂路面摩擦衰减率的装置及试验方法，试验装置由试验箱和路面摩擦系数测定装置组成，通过修筑路面试验台、控制试验箱内温度，实现了低温环境下融雪剂路面摩擦衰减率的测定。试验方法利用上述试验装置，按照试验准备、测定和结果整理三个步骤进行。上述试验装置和试验方法得出的测试结果准确、稳定、可靠，更能真实的反映路面在使用融雪剂后抗滑性能的变化，有益效果显著，对优选道路融雪剂，提高道路行车安全、减少交通事故具有重要意义。
【专利说明】
-种测定低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验装置及试 验方法
技术领域
[0001] 本发明属于城市道路、机场道路和公路等的融雪除冰技术领域，具体设及到一种 能够快速、准确的测定低溫环境下，表征融雪剂对路面抗滑性能影响的路面摩擦衰减率指 标的试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002] 我国大部分地区的公路、城市道路和机场道路等在冬季都会受到冰雪影响。道路 的积雪结冰不仅导致交通中断，还容易引发交通事故，带来严重的经济和生命财产损失。目 前，全世界范围内采用最多的融雪除冰方式就是撒布融雪剂，据不完全统计，全球每年大约 使用3000万吨融雪剂，而融雪剂用量还呈现逐渐增加的趋势。
[0003] 洒布融雪剂会降低路面的抗滑性能，为保障行车安全，我国道路除冰融雪剂国家 标准(GB/T 23851-2009)中利用路面摩擦衰减率指标表征和规范融雪剂对路面抗滑性能的 影响。其中，测定融雪剂路面抗滑衰减率的方法是使用摆式磨擦仪分别测定洒布融雪剂溶 液前后现场渐青路面、水泥混凝±路面或室内试件的抗滑值，进而计算洒布融雪剂后路面 的摩擦衰减率。
【申请人】在大量试验的基础上，分析上述试验方法存在W下缺陷：（1)融雪剂 主要用于冬季道路融雪除冰，使用时环境溫度较低，现有试验装置与方法未考虑也无法控 制试验溫度。试验数据表明，环境溫度对洒布融雪剂后的路面抗滑性能有显著影响。（2)在 使用摆式摩擦系数测定仪的试验操作中，由于摆下落的瞬间必须用手接住，会让整个装置 产生振动，读数精度受操作者影响较大，此外还存在压力标定困难、测试结果再现性差等缺 点。
【发明内容】
[0004] 针对上述试验方法存在的问题，本发明的目的是提供一种能够测定低溫环境下融 雪剂路面摩擦衰减率的试验装置及试验方法，通过该装置和方法能够快速、准确的测定实 际溫度条件下冬季道路路面洒布融雪剂后抗滑性能的衰减指标。
[0005] 为实现上述目的，本发明测定低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验装置其特 征在于，包括能够控制环境溫度的试验箱和路面摩擦系数测定装置。所述试验箱底部可固 定路面试验台，包括渐青路面和水泥路面试验台两种，与实际渐青路面或水泥混凝±路面 面层所用材料相同，所述路面摩擦系数测定装置置于路面试验台上。
[0006] 试验箱包括控制系统、电机、储液器、压缩机、冷凝器、蒸发器，底部设有万向轮，所 述控制系统置于试验箱内部，并在试验箱左侧设有显示屏。所述电机采用伺服电机，采用螺 栓固定于试验箱底部左侧。
[0007] 路面摩擦系数测定装置由路面试验台、拉力计、滑块、测速测长仪组成。所述路面 试验台的尺寸为180cm*30cm巧cm,包括渐青路面和水泥路面两种，分别由渐青混合料和水 泥混凝±两种不同类型材料制成，与实际道路面层所用材料、构造深度相同。所述滑块为配 重块，质量为1kg，一侧配有挂钩，滑块底部固定有橡胶层。所述拉力计通过数据线与控制系 统相连。
[0008] -种测定低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验方法，其特征在于利用上述试 验装置，按照W下步骤进行：
[0009] (1)试验准备
[0010] ①将渐青路面试验台或水泥路面试验台移至试验箱中，安装并调平；
[0011] ②把滑块置于路面试验台右侧中间位置，连接拉力计。
[001^ (2)测定
[0013] ①将300ml水洒布于路面试验台上，并用橡胶板刮平，使其表面均匀覆盖一层水 膜；
[0014] ②将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力fi，如滑 块未达匀速，需调整运行速度重新试验；
[0015] ③将路面试验台表面的水擦净，并待其完全干燥；
[0016] ④设定试验箱溫度，配制300ml融雪剂溶液并倒入烧杯中，在试验箱内放置30min;
[0017] ⑤将融雪剂溶液全部洒布于路面试验台上，用橡胶板刮平，使之均匀覆盖；
[001引⑥将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力f2,如滑 块未达到匀速，需调整运行速度重新试验。
[0019] (3)结果整理
[0020] 洒布融雪剂前后，路面的摩擦系数Κμ计，按W下公式计算：
[0021]
[0022] 式中；
[0023] μ-路面摩擦系数；
[0024] f-测定的摩擦力
[0025] 融雪剂的路面摩擦衰减率计，按W下公式计算：
[0026]
[0027] 式中；
[0028] M-融雪剂的路面摩擦衰减率；
[0029] f广喷洒水测定的摩擦力；
[0030] f 2-喷洒融雪剂溶液测定的摩擦力。
[0031] 传统的摆式摩擦仪是根据"摆的位能损失等于安装于摆臂末端橡胶片滑过路面 时，克服路面摩擦所做的功"的原理制成，其测量结果为摆值(BPN)，除W100可得到摩擦系 数值;而本发明是根据"摩擦力与正压力和动摩擦系数成正比"的原理制成，通过测量滑块 与试验台之间发生相对滑动时的摩擦力和滑块重量的比值，即为路面摩擦系数。相比摆式 磨擦系数仪，本发明具有操作简单、测量精度高、速度快的特点：
[0032] (1)通过试验箱控制试验溫度，可W测定低溫环境下的路面摩擦衰减率，与实际融 雪剂的使用环境更为相符，试验结果更有意义；
[0033] (2)使用伺服电机牵引滑块，可精确控制滑块速度与精度，同时具有瞬间启动和快 速停止的特点，使摩擦系数测定结果更为准确。
【附图说明】
[0034] 图1为本发明的测定低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率试验装置的结构示意图； 图2为路面摩擦系数测定装置的主视图；图3为路面摩擦系数测定装置的俯视图；图4为滑块 的结构示意图。其中：1显示屏；2控制系统；3电机;4储液器;5万向轮;6测速测长仪;7路面 模型;8压缩机;9调平螺丝；10冷凝器；11拉力计；12橡胶层；U排水孔；14配重块；15数据线； 16保溫层；17蒸发器。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0036] 如图1所示，给出了本发明测定低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率的装置的结构 示意图，包括提供低溫试验环境的试验箱和路面摩擦系数测量装置。所述试验箱包括控制 系统2、电机3、储液器4、压缩机8、冷凝器10、蒸发器17组成，并在底部设有万向轮5,所述控 制系统2置于试验箱内部，并在试验箱左侧设有显示屏1，所述储液器4、压缩机8、冷凝器10 置于试验箱柜体底部的底板上，所述蒸发器17置于试验箱工作室背部，所述电机3置于试验 箱工作室底部左侧，与工作室间设置有保溫层16,所述测速测长传感器6置于试验箱工作室 底部，所述试验箱工作室底部设有调平螺丝9,底部右侧设有排水孔13。
[0037] 如图2、图3所示，分别给出了路面摩擦系数测量装置的主视图和俯视图，包括路面 模型7、拉力计11、数据线15、配种快14和橡胶层12组成。所述路面模型7尺寸为180cm*30* 5cm，采用渐青混合料铺筑和水泥混凝±修筑两种，放置于试验箱工作室底部的6个调平螺 丝9上，所述拉力计11通过数据线15与控制系统2连接。
[0038] 如图4所示，给出了滑块的结构示意图，所述滑块为配重块14,质量为1kg，在滑块 底部设置有橡胶层12，W模拟汽车轮胎作用。
[0039] 在进行试验时，电机3接收到信号后迅速启动，牵引滑块14W匀速向电机3方向运 动，当设置在电机3右侧的测速测长仪6检测到滑块14与电机3的距离小于25cm时，电机3停 止工作，滑块14停止滑动。
[0040] 试验方法的实施方式：
[0041] 为验证本发明低溫环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验装置及试验方法的可靠 性与有益效果，下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于W下实施例。
[0042] 具体试验步骤如下：
[0043] (1)试验准备
[0044] ①将渐青路面试验台或水泥路面试验台移至试验箱中，安装并调平；
[0045] ②把滑块置于路面试验台右侧中间位置，连接拉力计。
[0046] (2)测定
[0047] ①将300ml水洒布于路面试验台上，并用橡胶板刮平，使其表面均匀覆盖一层水 膜；
[0048] ②将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力fi，如滑 块未达匀速，需调整运行速度重新试验；
[0049] ③将路面试验台表面的水擦净，并待其完全干燥；
[0050] ④设定试验箱溫度，配制300ml融雪剂溶液并倒入烧杯中，在试验箱内放置30min;
[0051] ⑤将融雪剂溶液全部洒布于路面试验台上，用橡胶板刮平，使之均匀覆盖；
[0052] ⑥将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力f2,如滑 块未达到匀速，需调整运行速度重新试验。
[0化3] (3)结果整理
[0054]分别采用20%氯化钢、20%醋酸钟W及某液体融雪剂巧巾不同的融雪剂进行试验， 并按照W下公式计算路面摩擦衰减率：
[0化5]
[0056] 式中；
[0057] M-融雪剂的路面摩擦衰减率；
[0化引。-喷洒水测定的摩擦力；
[0059] f 2-喷洒融雪剂溶液测定的摩擦力。
[0060] 各类融雪剂的路面摩擦衰减率试验结果见表1。
[0061 ]表1融雪剂的路面摩擦衰减率试验结果表
[0062]
[0063] 试验结果表明：不同环境溫度下，同一种融雪剂的路面摩擦衰减率不同，环境溫 度对洒布融雪剂后路面的摩擦系数具有显著影响；不同种类融雪剂的路面摩擦衰减率不 同。通过本发明的试验装置与试验方法测定融雪剂的路面摩擦衰减率，能够反映融雪剂对 路面抗滑性能的影响，测试结果准确、稳定、可靠，区分度高。本发明的试验装置与试验方法 能够优选出对路面抗滑性能影响较小的融雪剂，提高融雪除冰效率的同时，保证道路行车 安全。
[0064] 需要说明的是，W上实施例仅是为了理解本发明，本发明不限于该实施例，凡在本 发明的技术方案基础上所做的技术特征的添加、等同替换或修改，均应视为本发明的保护 范围。
【主权项】
1. 一种测定低温环境下融雪剂路面摩擦衰减率的装置，其特征在于由能够控制环境温 度的试验箱和路面摩擦系数测定装置组成。2. 根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于包括控制系统、电机、储液器、压缩机、冷 凝器、蒸发器，底部设有万向轮，所述控制系统置于试验箱内部，并在试验箱左侧设有显示 屏。所述电机采用伺服电机，采用螺栓固定于试验箱底部左侧。3. 根据权利要求1所述的路面摩擦系数测定装置，其特征在于由路面试验台、拉力计、 滑块、测速测长仪组成。所述路面试验台的尺寸为18〇 Cm*3〇Cm*5cm，包括沥青路面和水泥路 面两种类型，分别由沥青混合料和水泥混凝土两种不同类型材料制成，与实际道路面层所 用材料、构造深度相同。所述滑块为配重块，质量为lkg，一侧配有挂钩，滑块底部固定有橡 胶层。所述拉力计通过数据线与控制系统相连。4. 一种测定低温环境下融雪剂路面摩擦衰减率的试验方法，其特征在于利用试验装 置，按照以下步骤进行： (1) 试验准备 ① 将沥青路面试验台或水泥路面试验台移至试验箱中，安装并调平； ② 把滑块置于路面试验台右侧中间位置，连接拉力计。 (2) 测定 ① 将300ml水洒布于路面试验台上，并用橡胶板刮平，使其表面均匀覆盖一层水膜； ② 将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力，如滑块未达 匀速，需调整运行速度重新试验； ③ 将路面试验台表面的水擦净，并待其完全干燥； ④ 设定试验箱温度，配制300ml融雪剂溶液并倒入烧杯中，在试验箱内放置30min; ⑤ 将融雪剂溶液全部洒布于路面试验台上，用橡胶板刮平，使之均匀覆盖； ⑥ 将运行速度设定为4m/min，开始试验并记录滑块达到匀速时的摩擦力f2,如滑块未达 到匀速，需调整运行速度重新试验。 (3) 结果整理 洒布融雪剂前后，路面的摩擦系数以μ计，按以下公式计算：式中： 路面摩擦系数； f_测定的摩擦力 融雪剂的路面摩擦衰减率以Μ计，按以下公式计算： 式中：Μ-融雪剂的路面摩擦衰减率； h-喷洒水测定的摩擦力； f 2-喷洒融雪剂溶液测定的摩擦力。
【文档编号】G01N19/02GK105823725SQ201610331616
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】郭德栋, 张圣涛, 程洋洋
【申请人】山东交通学院